科学は、データを収集し、分析し、公開し、再分析し、批判し、再利用するものである。一方、オープンサイエンスの支持者たちは、そういった行為を妨害するさまざまな障壁があると言う。たとえば、購読料を支払った者にしかアクセスできない購読料の壁がある営利出版社のサイトである。そういったサイト上のデータの使用は制限されている。また、不出来な形式で提供されているデータや独自のソフトウェアは別の目的のために使うのが難しい。情報の使われ方のコントロールを失うことを恐れてデータを公開するのは不本意とする文化もある。 FOSTERの分類によれば、オープンサイエンスはオープンアクセスやオープンデータを包含している。また、現代の科学はデータや情報を処理するためにソフトウェアを必要とするので、オープンサイエンスはオープンソース運動とも切り離せない。コンピュータを使った解析により結果を得るまでの計算の過程がますます複雑化し、結果の再現性に問題が生じている。ある結果を得るに至ったデータと計算に使ったコードを保存、組織化し、オープンにし、この問題に取り組もうとするオープンリサーチコンピュテーションという動きも含まれる。
佐賀県杵島郡有明町（現：白石町）生まれ。佐賀大学教育学部附属中学校、佐賀県立佐賀西高等学校、東京大学法学部卒業。大学卒業後、大蔵省（現：財務省）に入省。理財局に配属され、主に財政投融資を担当する。1991年、アメリカ合衆国のカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）ビジネススクールに留学し、MBA（経営学修士号）を取得した。その後は長野県諏訪税務署長や国際通貨基金（IMF）日本理事室審議役、財務省主計局主査を歴任。在インドネシア大使館一等書記官在任中には、アジア通貨危機に対応するため白石隆京都大学教授、浅沼信爾一橋大学教授、伊藤隆敏東京大学教授らのインドネシア経済政策支援プロジェクトの事務局を中尾武彦国際局開発政策課長らと担い、インドネシア支援にあたった。その後、金融庁監督局銀行第一課銀行監督調整官等の役職を経て、2005年に財務省を退官する。同年、民主党佐賀県総支部連合会副代表に就任し、佐賀2区で同党の公認を受ける。第44回衆議院議員総選挙に民主党公認で佐賀2区から立候補したが、郵政民営化法案の採決で反対票を投じたため自由民主党の公認を得られず無所属で立候補した今村雅弘に約15,000票差で敗北。重複立候補していた比例九州ブロックで復活し、初当選した。2007年2月には民主党佐賀県連代表に就任するも、同年7月に辞任し、翌月には再び副代表に就任する。2009年の第45回衆議院議員総選挙では、自民党に復党していた今村を佐賀2区で破り、初めて選挙区で当選した（今村も比例復活）。同年、鳩山由紀夫内閣で財務大臣政務官に任命され、菅内閣まで務める。2011年3月、「日本のグランド・デザイン」研究会（玄葉グループ）の結成に参加した。同年5月、民主党所属の佐賀県議会議員や佐賀市議会議員が、各議会において民主党系会派から離脱した責任を取り、佐賀県連副代表を辞任する意向を表明（県連代表の原口一博も辞意を表明）したが、県連常任委員会では辞任が認められなかった。同年9月、野田内閣で内閣府大臣政務官（国家戦略、社会保障と税の一体改革、経済財政、科学技術、宇宙開発、国際平和協力業務等）に任命され、翌年2月の野田第1次改造内閣から復興大臣政務官を兼務する（内閣府大臣政務官も方も担当が一部変わり科学技術、宇宙開発などを退任。新たに行政改革、公務員制度改革、行政刷新などが担当に加わる）。2012年10月、野田第3次改造内閣で内閣総理大臣補佐官（重要政策に関する省庁間調整担当）に起用された。2012年12月の第46回衆議院議員総選挙では、佐賀2区で前回下した今村に敗れたが、重複立候補していた比例九州ブロックで復活し、3選。2013年7月に行われた第23回参議院議員通常選挙大敗の責任をとり辞任した原口一博の後任として民主党佐賀県連代表に就任した。2014年12月の第47回衆議院議員総選挙では、佐賀県知事を辞職して立候補した自民党新人の古川康に佐賀2区で敗れたが、再び比例復活により4選。古川の辞職に伴う佐賀県知事選挙は2015年1月11日に行われ、大串は大学時代の同級生である元総務省職員の山口祥義を支援した。知事選には、古川と同じ総務省出身であり、古川から事実上の後継指名を受けた前武雄市長の樋渡啓祐が立候補したが、山口が初当選を果たした。2016年3月、民主党・維新の党の合流により結党した民進党に参加し、党政務調査会長代理に就任。同年9月の民進党代表選挙では蓮舫代表代行の推薦人に名を連ね、代表に選出された蓮舫の下で、政調会長代理から昇格する形で民進党政務調査会長に起用された。2017年10月の第48回衆議院議員総選挙では希望の党公認で佐賀2区から立候補し、自民党の古川康を約6,800差で破り、5選（古川も比例復活）。11月の希望の党共同代表選挙に立候補して14票を獲得したが、39票を獲得した玉木雄一郎に敗れた。選挙後の11月14日、新執行部人事の承認を諮る両院議員総会で辞任を表明した小池百合子代表が玉木を後継指名した際には、代表の交代について事前の周知がなく「ブラックボックス」的だと批判して承認の拍手を拒否し、党の役職にも就かなかった。その後、2018年5月に民進党と希望の党の合流に伴い発足した国民民主党には参加せず、同じく希望の党から国民民主党に参加しなかった田嶋要、本村賢太郎とともに旧民進党系の無所属議員の会派である無所属の会に加入した。2019年1月15日には無所属の会から立憲民主党会派に移籍した。2019年9月24日、立憲民主党と国民民主党などの合同会派結成に伴い、立憲民主党に入党。